Оценка выбросов металлургических предприятий методом инфракрасной фурье-спектроскопии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Ежегодно металлургические предприятия выбрасывают в атмосферу сотни тысяч тонн вредных веществ. Дистанционный мониторинг отходящих газов дымовых труб металлургических комплексов является актуальной задачей как для самих промышленных предприятий, так и систем экологического контроля близлежащих населенных пунктов. В настоящей работе на основе результатов дистанционного оптического мониторинга выбросов дымовых труб металлургических заводов Заполярного филиала ГМК “Норильский никель” проведена оценка концентрации диоксида серы в отходящих газах. Измерения проводились с использованием инфракрасных фурье-спектрометров, работающих в диапазоне длин волн 7–13 мкм со спектральным разрешением 4 см⁻¹. Предложена новая технология дистанционного оптического зондирования в пассивном режиме отходящих газов металлургических предприятий, включающая измерения как на срезах дымовых труб, так и на шлейфах.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. Н. Морозов

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Email: igfil@mail.ru
Россия, Москва

С. Е. Табалин

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Email: igfil@mail.ru
Россия, Москва

Д. Р. Анфимов

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Email: igfil@mail.ru
Россия, Москва

И. Б. Винтайкин

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Email: igfil@mail.ru
Россия, Москва

В. Л. Глушков

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Email: igfil@mail.ru
Россия, Москва

П. П. Дёмкин

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Email: igfil@mail.ru
Россия, Москва

О. А. Небритова

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Email: igfil@mail.ru
Россия, Москва

Иг. С. Голяк

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Email: igfil@mail.ru
Россия, Москва

Е. В. Барков

Заполярный филиал ГМК “Норильский никель”

Email: igfil@mail.ru
Россия, Норильск

А. В. Чеботаев

Заполярный филиал ГМК “Норильский никель”

Email: igfil@mail.ru
Россия, Норильск

М. С. Дроздов

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: igfil@mail.ru
Россия, Москва

С. И. Светличный

Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук

Email: igfil@mail.ru
Россия, Москва

И. Л. Фуфурин

Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана

Автор, ответственный за переписку.
Email: igfil@mail.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Голяк Ил.С., Анфимов Д.Р., Винтайкин И.Б. и др. // Хим. физика. 2023. Т. 42. № 4. C. 3; https://doi.org/10.31857/S0207401X23040088
  2. Rossi R., Ciparisse J.F., Gelfusa M. et al. // J. Instrum. 2019. V. 14. № 3. Article C03004; https://doi.org/10.1088/1748-0221/14/03/C03004
  3. Donateo A., Villani M.G., Feudo T.L. et al. // Atmosphere. 2020. V. 11. № 10. P. 1054; https://doi.org/10.3390/atmos11101054
  4. Морозов И.И., Васильев Е.С., Волков Н.Д. и др. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 10. С. 16; https://doi.org/10.31857/S0207401X22100089
  5. Gaudio P., Gelfusa M., Malizia A. et al. // J. Phys. Conf. Ser. 2015. V. 658. № 1. Article 012004; https://doi.org/10.1088/1742-6596/658/1/012004
  6. Gaudio P., Malizia A., Gelfusa M. et al. // J. Instrum. 2017. V. 12. № 1. C01054; https://doi.org/10.1088/1748-0221/12/01/C01054
  7. Sung L.Y., Shie R.H., Lu C.J. // J. Hazard. Mater. 2014. V. 265. P. 30; https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2013.11.006
  8. Фуфурин И.Л., Шлыгин П.Е., Позвонков А.А. и др. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 10. С. 68; https://doi.org/10.31857/S0207401X21100046
  9. Kau N., Jindal G., Kaur R. et al. // Results Chem. 2022. V. 4. 100678; https://doi.org/10.1016/j.rechem.2022.100678
  10. Carlisle C.B., van der Laan J.E., Carr L.W. et al. // Appl. Opt. 1995. V. 34. № 27. P. 6187; https://doi.org/10.1364/AO.34.006187
  11. Pierrottet D.F., Senft D.C. // Chemical and Biological Sensing / Ed. Gardner P.J. Proc. SPIE. 2000. V. 4036. P. 17; https://doi.org/10.1117/12.394075
  12. Li J., Yu Z., Du Z. et al. // Remote Sens. 2020. V. 12. № 17. Article 2771; https://doi.org/10.3390/rs12172771
  13. Yang Z., Zhang Y., Chen Y. et al. // Opt. Commun. 2022. V. 518. № 5. Article 128359; https://doi.org/10.1016/j.optcom.2022.128359
  14. Голубков Г.В., Адамсон С.О., Борчевкина О.П. и др. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 5. С. 53; https://doi.org/10.31857/S0207401X22050053
  15. Innocenti F., Robinson R., Gardiner T. et al. // Remote Sens. 2017. V. 9. № 9. Article 953; https://doi.org/10.3390/rs9090953
  16. Cezard N., Le Mehaute S., Le Gouët J. et al. // Opt. Express. 2020. V. 28. № 15. P. 22345; https://doi.org/10.1364/OE.394553
  17. Johansson M., Galle B., Yu T. et al. // Atmos. Environ. 2008. V. 42. № 29. P. 6926; https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2008.05.025
  18. Wang S., Zhou B., Wang Z. et al. // J. Geophys. Res. Atmos. 2012. V. 117. Article D13305; https://doi.org/10.1029/2011JD016983
  19. Constantin D.E., Merlaud A., van Roozendael M. et al. // Sensors. 2013. V. 13. № 3. P. 3922; https://doi.org/10.3390/s130303922
  20. Tan W., Liu C., Wang S. et al. // Atmos. Res. 2020. V. 245. № 2. 105037; https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2020.105037
  21. Vojtisek-Lom M., Zardini A.A., Pechout M. et al. // Atmos. Meas. Tech. 2020. V. 13. № 11. P. 5827; https://doi.org/10.5194/amt-13-5827-2020
  22. Sun Q., Liu T., Yu X. et al. // Sens. Actuators, B. 2023. V. 390. Article 133901; https://doi.org/10.1016/j.snb.2023.133901
  23. Фуфурин И.Л., Винтайкин И.Б., Назолин А.Л. и др. // Хим. физика. 2022. Т. 41. № 5. С. 28; https://doi.org/10.31857/S0207401X2205003X
  24. Schröter M., Obermeier A., Brüggemann D. et al. // J. Air Waste Manage. Assoc. 2003. V. 53. № 6. P. 716; https://doi.org/10.1080/10473289.2003.10466213
  25. Mønster J., Kjeldsen P., Scheutz C. // Waste Manag. 2019. V. 87. P. 835; https://doi.org/10.1016/j.wasman.2018.12.047
  26. Boreisho A.S., Volodenko V.A., Gryaznov N.A. et al. // Laser Optics 2003: High-Power Gas Lasers / Ed. Danilov O.B. Proc. SPIE. 2004. V. 5479. P. 177; https://doi.org/10.1117/12.558393
  27. Yue B., Yu S., Li M. et al. // Remote Sens. 2022. V. 14. № 20. Article 5150; https://doi.org/10.3390/rs14205150
  28. Tan W., Zhao S., Liu C. et al. // Atmos. Environ. 2019. V. 200. P. 228; https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2018.12.009
  29. Hamilton P.M., Varey R.H., Millán M.M. // Proc. Intern. Sympos. Sulfur in the Atmosphere. Dubrovnik, Yugoslavia, 1977. V. 12. P. 127; https://doi.org/10.1016/B978-0-08-022932-4.50017-3
  30. Theys N., De Smedt I., Yu H. et al. // Atmos. Meas. Tech. 2017. V. 10. № 1. P. 119; https://doi.org/10.5194/amt-10-119-2017
  31. Gamal G., Abdeldayem O.M., Elattar H. et al. // Sustainability. 2023. V. 15. № 12. Article 9362; ttps://doi.org/10.3390/su15129362
  32. Bauduin S., Clarisse L., Clerbaux C. et al. // J. Geophys. Res. Atmos. 2014. V. 119. № 7. P. 4253; ttps://doi.org/10.1002/2013JD021405
  33. Tømmervik H., Johansen B.E., Pedersen J.P. // Sci. Total Environ. 1995. V. 160–161. P. 753;
  34. https://doi.org/10.1016/0048-9697(95)04409-T
  35. Богатырев Д.М., Петров Г.В., Цымбулов Л.Б. // Вестн. Магнитогорского гос. технического ун-та им. Г.И. Носова. 2022. Т. 20. № 1. С. 14; https://doi.org/10.18503/1995-2732-2022-20-1-14-24
  36. Гос. докл. “О состоянии и охране окружающей среды в Красноярском крае” за 2019 год; ttp://www.mpr.krskstate.ru/envir/page5849/0/id/45884
  37. Михайленко С.Н., Бабиков Ю.Л., Головко В.Ф. // Оптика атмосферы и океана. 2005. Т. 18. № 9. С. 765.
  38. Fufurin I.L., Golyak I., Bashkin S. et al. // Proc. SPIE. Optics + Optoelectronics. 2021. V. 11775. Article 1177512; https://doi.org/10.1117/12.2588714
  39. Морозов А.Н., Светличный С.И. Основы фурье-радиоспектрометрии. 2-е изд., испр. и доп. М: Наука, 2014.
  40. Goyal R., Khare M. // J. Civil. Environ. Eng. 2012. V. 1. S1;https://doi.org/10.4172/2165-784X.S1-001
  41. Kashkin V.B., Zuev D.V., Kurako M.A. et al. // IOP Conf. Ser.: Earth Environ. Sci. 2018. V. 193. № 1. Article 012029; https://doi.org/10.1088/1755-1315/193/1/012029

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Принципиальная схема регистрации спектров отходящих газов ДТ с температурой T₁ с помощью ИК-фурье-спектрометра: 1 – отходящие газы дымовых труб, 2 – входящее излучение, 3 – собирающий объектив, 4 – светоделитель, 5 – подвижное зеркало интерферометра, 6 – неподвижное зеркало интерферометра, 7 – КРТ-фотоприемник.

Скачать (96KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Схема эксперимента по дистанционной регистрации ИК спектров отходящих газов ДТ: 1 – дымовая труба, 2 – отходящие газы, 3 и 4 – ИК-фурье-спектрометры, 5 – направления регистрации ИК-излучения.

Скачать (311KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Эталонный спектр SO₂ с массовой концентрацией, равной 139 мг/м³. Спектральное разрешение – 4 см⁻¹.

Скачать (84KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Термограммы выбросов дымовых труб Медного завода Заполярного филиала ГМК “Норильский никель”: а – ДТ № 1, б – ДТ № 2. Измерения проведены 10.07.2023.

Скачать (382KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Блочные диаграммы значений интегральных концентраций SO₂, полученных на срезах ДТ №1 и ДТ №2 Медного завода Заполярного филиала ГМК “Норильский никель”. Время и условия проведения измерений представлены в табл. 2.

Скачать (102KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Блочные диаграммы значений интегральных концентраций SO₂, полученных на шлейфах ДТ №1 и ДТ №2 Медного завода Заполярного филиала ГМК “Норильский никель”. Время и условия проведения измерений представлены в табл. 3.

Скачать (92KB)
Метаданные
8. Рис. 7. Динамика интегральной концентрации SO₂, измеренная при сканировании по азимуту с углом в 40° в отходящих газах от двух ДТ Медного завода Заполярного филиала ГМК “Норильский никель”. Измерения проведены 07.07.2023.

Скачать (175KB)
Метаданные
9. Рис. 8. Блочные диаграммы значений интегральных концентраций SO₂, полученных на срезе ДТ Надеждинского металлургического завода Заполярного филиала ГМК “Норильский никель” с использованием ФСР-1 и ФСР-2. Время и условия проведения измерений представлены в табл. 4.

Скачать (99KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024